OpenGL API 之 glTexImage2D

Posted 2022-12-04 csxiaoshui

• 简介

glTexImage2D在OpenGL中主要用来指定二维纹理和立方体纹理，函数原型如下(OpenGL 2.1)：

void glTexImage2D( 
  GLenum   target,  
  GLint   level,  
  GLint   internalFormat,  
  GLsizei   width,  
  GLsizei   height,  
  GLint   border,  
  GLenum   format,  
  GLenum   type,  
  const GLvoid *   data
); 

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参数：

target ：指定纹理单元的类型是哪一种，必须指定为 GL_TEXTURE_2D, GL_PROXY_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_X, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Y, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Y, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_Z, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_NEGATIVE_Z, or GL_PROXY_TEXTURE_CUBE_MAP中的一个。二维纹理需要指定为GL_TEXTURE_2D

level：指定纹理单元的层次，非mipmap纹理level设置为0，mipmap纹理设置为纹理的层级

internalFormat：指定OpenGL是如何管理纹理单元中数据格式的。网络上很多解释说这个参数必须和后面的format参数一样，这个说法是不正确的

width：指定纹理单元的宽度

height：指定纹理单元的高度

border：指定纹理单元的边框，如果包含边框取值为1，不包含边框取值为0

format：指定data所指向的数据的格式

type：指定data所指向的数据的类型

data：实际指向的数据是什么，这个参数有两种解释

下面对这些参数作更详细的解释，记录下来备忘。

target：由于目前只用到了二维纹理的部分，因此这个参数必须指定为GL_TEXTURE_2D

level：目前只用在非mipmap纹理方式下，因此这个参数必须设置为0

internalFormat：对于这个参数需要重点解释一下，以前的使用中一般也是参考网络上的解释将它和后面的format参数设置为一样的，但是具体是什么原因并不清楚。查阅一些资料后，对这个参数有了更好的理解。

以下是stackoverflow 中的一段解释：

The format and type parameters describe the data you are passing to OpenGL as part of a pixel transfer operation. The internalforamt describes the format of the texture. You're telling OpenGL that you're giving it takes that looks like X, and OpenGL is to store it in a texture where the data is Y. Theinternalformat is "Y".

从描述中我们知道：internalFormat用来指定OpenGL中纹理单元中的格式是什么样的，而参数中的后三个(format 、type、 data)是用来指定用来传输到OpenGL中纹理单元数据的格式是怎么样的。回忆一下我们是如何加载一张图片作为纹理的，一般过程如下：

1. 读取一张图片到内存中的某处（假设到pBytes指向的内存中）
2. 生成一个绑定纹理ID(假设为texID)，并绑定纹理ID到一个纹理单元(glGenTexture和glBindTexture)
   
3. 使用glTexImage2D将内存中的数据拷贝到OpenGL纹理单元中
4. 设置纹理单元的过滤方式、插值方式等(一般是使用glTexParameter)
5. 绑定纹理(texID)并使用纹理

上面的internalForamt参数指定的就是texID对应纹理单元中的数据格式（An Image Format describes the way that the images in Textures and renderbuffers store their data. They define the meaning of the image's data.），它是对OpenGL硬件驱动的一种很强的提示，告诉驱动它里面的数据是怎么组织的。

因此如果我们将internalForamt中的格式指定的和format中格式一致就可以更快地进行传输，而不需要在二者之间进行转换。

format、type、data指定的是pBytes中数据是怎么样组织的（A Pixel Transfer operation is the act of taking pixel data from an unformatted memory buffer and copying it in OpenGL-owned storag）

参数format和type指定了pBytes中的像素数据该如何解译：

其中format指定了每一个像素所包含的成分以及这些成分的顺序是怎么样的，比如：GL_RGBA指定了每个像素包含RGBA四个部分，顺序是R、G、B、A 而如果我们指定GL_BGRA则说明每个像素包含四个部分，但是顺序却不一样；

type则指定每一个成分需要几个字节来表示，比如我们指定GL_UNSIGNED_BYTE在说明每个成分需要一个unsigned byte来表示也就是一个字节，type的取值还包括：

• GL_(UNSIGNED_)BYTE​: 1 byte
• GL_(UNSIGNED_)SHORT​: 2 bytes
• GL_(UNSIGNED_)INT​: 4 bytes
• GL_HALF_FLOAT​: 2 bytes
• GL_FLOAT​: 4 bytes

参数data在上文中说有两种解释：

1.当有缓冲区绑定到 GL_PIXEL_PACK/UNPACK_BUFFER 时，这时候使用了PBO(Pixel Buffer Object)，此时的data是一个指向缓冲区对象数据的偏移量

2.当没有缓冲区绑定到GL_PIXEL_PACK/UNPACK_BUFFER 时，这是data是指向内存中的指针(上文中提到的pBytes)

这两者之间的转换过程：（将Memory中的格式转换为纹理中的格式的过程）：

包括如下两个阶段：

先将Memory转换为RGBA的方式（中间过程），转换方式：

Memory                                            RGBA (中间过程)
----------------------------------------------------------------
RED                                                           R001
----------------------------------------------------------------
GREEN                                                       0G01
----------------------------------------------------------------
BLUE                                                          00B1
----------------------------------------------------------------
ALPHA                                                         000A
----------------------------------------------------------------
RGB                                                            RGB1
----------------------------------------------------------------
RGBA                                                           RGBA
----------------------------------------------------------------
LUMINANCE                                               LLL1
----------------------------------------------------------------
LUMINANCE_ALPHA                               LLLA
----------------------------------------------------------------

之后再从中间过程的RGBA转换到internalFormat指定的格式（转换的方式按下面的公式进行）

INTENSITY = R
LUMINANCE = R
R = R
G = G
B = B
A = A

举例说明：如果你指定format是GL_RGB，但是你指定internalFormat是GL_LUMINANCE ，那么转换过程是这样的

1.现将GL_RGB转为GL_RGBA其中A都是1

2.将GL_RGBA中的R成分给解释为LUMINANCE

另外一种情况，如果你将一个GL_RGB的format指定为GL_ALPHA的internalFormat，那么得到的值全都是0